2019版化学人教版选修4训练：第4章 第1节　原电池 .docx

第一节原电池课时过关能力提升一、基础巩固1.下列反应可用于设计原电池的是()A.H2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2OB.2FeCl3+Fe3FeCl2 C.Mg3N2+ 6H2O3Mg(OH)2+ 2NH3D.NaCl+AgNO3NaNO3+AgCl答案:B2.有关原电池的下列说法中正确的是()A.在外电路中电子由正极流向负极B.在原电池中,只能用金属锌作负极C.原电池工作时,阳离子向正极方向移动D.原电池工作时,阳离子向负极方向移动答案:C3.有关如图所示原电池的叙述,正确的是(盐桥中装有含琼脂的KCl饱和溶液)()A.铜片上发生氧化反应B.取出盐桥后,电流计依然发生偏转C.反应中,盐桥中的K+会移向CuSO4溶液D.反应前后铜片质量不改变答案:C4.某原电池反应的离子方程式为Fe+2H+Fe2+H2,则下列说法中正确的是()A.可以用HNO3作电解质溶液B.可以用锌作原电池正极C.可以用铁作负极,铁的质量不变D.可以用铜作原电池正极答案:D5.根据原电池的有关知识,下列反应不能用于原电池的是()A.2H2+O22H2OB.2CH3OH+3O22CO2+4H2OC.Zn+2HClZnCl2+H2D.NaOH+HClNaCl+H2O解析:原电池反应必须是放出能量的自发氧化还原反应,选项D是非氧化还原反应,故它不可以用于原电池。答案:D6.下列叙述正确的是()A.反应AlCl3+4NaOHNaAlO2+3NaCl+2H2O,可以设计成原电池B.Zn和稀硫酸反应时,加入少量CuSO4溶液能加快产生H2的速率C.把Fe片和Cu片放入稀硫酸中,并用导线把二者相连,观察到Cu片上产生大量气泡,说明Cu与H2SO4能发生反应而Fe被钝化D.Zn-Cu原电池工作过程中,溶液中H+向负极作定向移动答案:B7.在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片,下列叙述正确的是()A.正极附近的SO42-浓度逐渐增大B.电子通过导线由铜片流向锌片C.正极有O2逸出D.铜片上有H2逸出解析:题干所述装置属于原电池装置,负极反应式:Zn-2e-Zn2+,正极反应式:2H+2e-H2,电子由负极流出经过外电路流向正极。为形成闭合回路,溶液中的阴离子向负极移动,阳离子向正极移动。答案:D8.如图所示的原电池装置,X、Y为两电极,电解质溶液为稀硫酸,外电路中的电子流向如图所示,对此装置的下列说法正确的是()A.外电路的电流方向为:X外电路YB.若两电极分别为Zn和石墨棒,则X为石墨棒,Y为ZnC.若两电极都是金属,则它们的活动性为X>YD.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应解析:由图可知,电子的流动方向是X外电路Y,则电流的方向就为Y外电路X;X为原电池的负极,Y为正极,X的活动性比Y的强;X极应发生氧化反应,Y极应发生还原反应。答案:C9.控制合适的条件,将反应2Fe3+2I-2Fe2+I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是()A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应B.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3+被还原C.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态D.电流计读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中石墨电极为负极解析:由总反应方程式知,I-失去电子(氧化反应),Fe3+得电子(被还原),故A、B项正确;当电流计读数为零时,即说明没有电子发生转移,可证明反应达平衡,C项正确;加入Fe2+,导致平衡逆向移动,则Fe2+失去电子生成Fe3+,甲中石墨作负极,D项错误。答案:D10.将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是()A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极C.两烧杯中溶液的pH均增大D.产生气泡的速率甲比乙慢解析:乙烧杯中锌与铜没有接触,不能构成原电池,但锌可以与稀硫酸直接反应,放出H2;甲烧杯中铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中形成了原电池,由于金属活动性Zn>Cu,所以锌为负极,铜片上有H2放出,加快了锌的溶解。答案:C11.下图所示原电池正极的反应式为。解析:该原电池中,Cu比Ag活泼,所以Cu作负极,Ag作正极,电池总反应是Cu与Ag+发生置换反应生成Ag单质,所以正极反应式为Ag+e-Ag。答案:Ag+e-Ag12.酸性锌锰干电池是一种一次性电池,外壳为金属锌,中间是碳棒,其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生MnOOH。回收处理该废电池可得到多种化工原料。回答下列问题:(1)该电池的正极反应式为,电池反应的离子方程式为。(2)维持电流强度为0.5 A,电池工作5分钟,理论上消耗锌 g。(已知F=96 500 Cmol-1)解析:(1)电池正极发生还原反应,所以正极反应式为MnO2+H+e-MnOOH,负极反应式为Zn-2e-Zn2+,所以电池反应为Zn+2MnO2+2H+Zn2+2MnOOH。(2)因电流强度I=Qt,所以Q=It=0.5 A5 min60 smin-1=150 C所以通过电子物质的量为QF=150 C96 500 Cmol-1所以消耗Zn的质量为:150 C96 500 Cmol-11265 gmol-1=0.05 g。答案:(1)MnO2+H+e-MnOOH2MnO2+Zn+2H+2MnOOH+Zn2+注:式中Zn2+可写为Zn(NH3)42+、Zn(NH3)2Cl2等,H+可写为NH4+(2)0.0513.有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性强弱,两人均使用镁片与铝片作电极,但甲同学将电极放入6 molL-1的H2SO4溶液中,乙同学将电极放入6 molL-1的NaOH溶液中,如下图所示:(1)写出甲池中负极的电极反应式:。(2)写出乙池中负极的电极反应式和总反应的离子方程式:负极;总反应的离子方程式。(3)如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属,则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”,则甲会判断出活动性更强,而乙会判断出活动性更强。(填写元素符号)(4)由此实验,可得到如下哪些正确结论。A.利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质B.镁的金属性不一定比铝的金属性强C.该实验说明金属活动性顺序已过时,已没有实用价值D.该实验说明化学研究对象复杂,反应受条件的影响较大,因此应具体问题具体分析(5)丙同学依据甲、乙同学的思路,设计如下实验:将铝片和铜片用导线相连,一组插入浓硝酸中,一组插入稀NaOH溶液中,分别形成了原电池。在这两个原电池中,负极分别为。A.铝片、铜片B.铜片、铝片C.铝片、铝片D.铜片、铜片写出插入浓硝酸中形成原电池的电极反应式。解析:原电池中利用电流计测定电流的方向,从而判断电子流向,再确定原电池的正负极。甲中Mg作负极,乙中Al作负极。同理,铝片和铜片插入浓硝酸中,Al钝化,铜片作负极;铝片和铜片插入稀NaOH溶液中,铝与NaOH溶液反应,铝作负极。答案:(1)Mg-2e-Mg2+(2)2Al+8OH-6e-2AlO2-+4H2O2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2(3)MgAl(4)AD(5)B负极:Cu-2e-Cu2+;正极:4H+2NO3-+2e-2NO2+2H2O二、能力提升1.可以将反应Zn+Br2ZnBr2设计成原电池,下列4个电极反应:Br2+2e-2Br-2Br-2e-Br2Zn-2e-Zn2+Zn2+2e-Zn其中表示放电时负极和正极反应的分别是()A.和B.和C.和D.和解析:放电时负极反应物为Zn,失电子被氧化,正极反应物为Br2,得电子被还原。答案:C2.M、N、P、E四种金属,M+N2+N+M2+M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M表面有大量气泡N、E用导线连接放入E的H2SO4溶液中,电极反应为E2+2e-E,N-2e-N2+。四种金属的还原性由强到弱的顺序是()A.P、M、N、EB.E、N、M、PC.P、N、M、ED.E、P、M、N解析:由知,还原性M>N,M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M表面冒气泡,为原电池正极,故还原性P>M;N、E构成的原电池中N作负极,故还原性N>E。答案:A3.锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,下列有关叙述正确的是()A.铜电极上发生氧化反应B.电池工作一段时间后,甲池的c(SO42-)减小C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加D.阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡解析:A.Cu作正极,电极上发生还原反应,错误;B.电池工作过程中,SO42-不参与电极反应,故甲池的c(SO42-)基本不变,错误;C.电池工作时,甲池反应为Zn-2e-Zn2+,乙池反应为Cu2+2e-Cu,甲池中Zn2+会通过阳离子交换膜进入乙池,以维持溶液中电荷平衡,由电极反应式可知,乙池中每有64 g Cu析出,则进入乙池的Zn2+为65 g,溶液总质量略有增加,正确;D.由题干信息可知,阴离子不能通过阳离子交换膜,错误。答案:C4.如图所示,杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球,调节杠杆并使其在水中保持平衡,然后小心地向水槽中央滴入浓硫酸铜溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中,不考虑铁丝反应及两球的浮力变化)()A.杠杆为导体和绝缘体时,均为A端高B端低B.杠杆为导体和绝缘体时,均为A端低B端高C.当杠杆为绝缘体时,A端低,B端高;为导体时,A端高,B端低D.当杠杆为绝缘体时,A端高,B端低;为导体时,A端低,B端高解析:若杠杆为导体,则构成原电池,铁作负极失电子而溶解:Fe-2e-Fe2+,溶液中Cu2+在正极(铜极)得电子生成铜,质量增大而下降,A端低,B端高;若杠杆为绝缘体,则铁球和CuSO4溶液发生置换反应生成Cu覆于表面,质量增加,下降,A端高,B端低。答案:D5.常温下,将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓硝酸中组成原电池(图1),测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示。反应过程中有红棕色气体产生。图1图20t1时,原电池的负极是铝片,此时,正极的电极反应式是,溶液中的H+向极移动。t1时,原电池中电子流动方向发生改变,其原因是。解析:在0t1时,正极上是NO3-得电子后结合H+生成NO2和H2O;在原电池中,阳离子向正极移动,故H+向正极移动;由于Al与浓硝酸反应后在表面生成了致密的氧化膜阻止了Al的进一步反应,t1时发生Cu与浓硝酸的反应,Cu作负极,原电池中电子流动方向发生了改变。答案:2H+NO3-+e -NO2+H2O正Al在浓硝酸中发生钝化,氧化膜阻止了Al的进一步反应